一种级配砂高强活性粉末混凝土及其制备方法

摘要

本发明公开一种级配砂高强活性粉末混凝土及其制备方法。该活性粉末混凝土原料各组分的重量份：水泥:1份；石英砂：粗砂0.2份，中砂0.8份，细砂0.2份；硅灰:0.3份；减水剂:0.02份；水:0.23份；钢纤维:常温0.0075份，高温0.02份；其中细砂为0.16~0.315mm，中砂为0.30~0.60mm，粗砂为0.60~1.25mm，钢纤维体积为上述所有材料体积的0.075%或2%。本发明选用三种粒径石英砂增大骨料密实度，提出具体优化级配，掺入适量钢纤维提高基体抗拉强度，优选合适的胶凝材料用量，提高活性粉末混凝土和易性，制得的活性粉末混凝土性能优异，制备简单。

权利要求

1.一种级配砂高强活性粉末混凝土，其特征在于级配砂高强活性粉末混凝土由如下重量份的原材料制成：水泥: 1份；石英砂：粗砂0.2份；中砂0.8份；细砂0.2份；硅灰:0.3份；减水剂:0.02份；水:0.23份；

钢纤维体积为上述所有材料体积的0.75%或2%，其中：常温养护0.75%；高温养护2%；

所述水泥采用42.5普通硅酸盐水泥，初凝时间≥45分钟，终凝时间≤600分钟；

所述石英砂采用三种粒径，粒径范围为0～1.25mm，其中细砂为0.16～0.315mm，中砂为

0.30～0.60mm，粗砂为0.60～1.25mm；

所述硅灰成份为二氧化硅，平均粒径0.31μm ；

所述减水剂为白色粉末状高性能聚羧酸减水剂，减水率为30.5%，密度：1.09±0.02g/mL；

所述钢纤维采用镀铜光面平直钢纤维，长度为13mm，直径为0.15～0.2mm，抗拉强度＞

2000MPa。

2.根据权利要求1所述的级配砂高强活性粉末混凝土的制备方法，其特征在于具体步骤为： 1）按如下重量份数称取原材料：水泥: 1份；石英砂：粗砂0.2份；中砂0.8份；细砂0.2份；硅灰:0.3份；减水剂:0.02份；水:0.23份；

钢纤维体积为上述所有材料体积的0.75%或2%，其中：常温养护0.75%；高温养护2%；

2）将三种石英砂倒入搅拌机，用合适大小的筛子将钢纤维在搅拌过程分多次筛入，钢纤维分散与石英砂混合均匀；

3）将水泥、硅灰倒入搅拌机，干拌4～6分钟，充分混合固体物料；

4）加入减水剂和水，搅拌4～6分钟，充分搅拌均匀；

5）将搅拌好的级配砂高强活性粉末混凝土浇注在模具中，经过振捣、施加围压、抹平工序，在室温下静置24小时，成型构件；

6）养护方式：

方式一：脱除模具，构件移入养护池内，以65℃左右的高温养护3天；取出试件，在试件表面覆盖锯末皮，进行淋水保湿常温养护28天；即得到高温养护活性粉末混凝土制品；

方式二：脱除模具，在试件表面覆盖锯末皮，进行淋水保湿常温养护28天；即得到常温养护活性粉末混凝土制品。

说明书

一种级配砂高强活性粉末混凝土及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及混凝土技术领域，尤其涉及一种级配砂高强活性粉末混凝土及其制备方法，属于土木工程材料技术领域。

背景技术

[0002] （Reactive Powder Concrete）是超高性能混凝土的一种，具有超高强度、高韧性、高耐久、体积稳定性良好的特点，其研究始于1993年法国Bouygues实验室。

[0003] 活性粉末混凝土的制备原理是基于最大密实度理论的固体悬浮模型， 以此优化内部孔结构，减小孔隙率，提高密实度。为了使不同材料的颗粒能够更好的相互包裹、嵌实，充实整个混凝土结构，必须剔除粗骨料，并通过优化细骨料的级配达到提高骨料密实度的目的。《活性粉末混凝土规范》GB/T 31387-2015并未提出具体的细骨料级配。

[0004] 《活性粉末混凝土规范》GB/T 31387-2015已提出相应胶凝材料的用量要求，但经过试验发现完全按规范进行拌制则混凝土和易性较差，无法搅拌成型。

[0005] 《活性粉末混凝土规范》GB/T 31387-2015已提出相应的钢纤维掺量[0006] （（体积分数）/ %）的要求。一方面，钢纤维是造成RPC高成本的主要原因；另一方面，掺钢纤维量过多，RPC的流动性降低，抗压强度提升较少，需优化钢纤维体积掺量。

[0007] 活性粉末混凝土养护时可选择高温和常温养护两种方式，常温养护方式适宜施工现场浇筑和养护，方便经济；高温养护方式需采用60～90℃高温蒸汽或温水养护激发材料的活性，减少化学收缩，促进活性掺合料与细骨料的反应，改善材料的微观结构，提高RPC早期强度。

发明内容

[0008] 本发明的目的是提供一种级配砂高强活性粉末混凝土及其制备方法。

[0009] 本发明所采取的技术方案是：

[0010] 一种级配砂高强活性粉末混凝土，由如下重量份数的原材料制成：水泥: 1份；石英砂：粗砂0.2份；中砂0.8份；细砂0.2份；硅灰:0.3份；减水剂:0.02份；水:0.23份；

[0011] 钢纤维体积为上述所有材料体积的0.075%或2%，其中：常温养护0.75%；高温养护2%。

[0012] 所述水泥采用某42.5普通硅酸盐水泥，初凝时间≥45分钟，终凝时间≤600分钟。

[0013] 所述石英砂采用了三种粒径，粒径范围为0～1.25mm，其中细砂为0.16～0.315mm，中砂为0.30～0.60mm，粗砂为0.60～1.25mm。

[0014] 所述硅灰成份为二氧化硅(SiO2)，平均粒径0.31μm 左右。

[0015] 所述减水剂为白色粉末状高性能聚羧酸减水剂，减水率为30.5%，密度：1.09±0.02g/m。

[0016] 所述钢纤维采用镀铜光面平直钢纤维，长度约为13mm，直径约为0.15～0.2mm，抗拉强度＞2000MPa。

[0017] 上述级配砂高强活性粉末混凝土的制备方法，包括以下步骤：

[0018] 1）按上述级配砂高强活性粉末混凝土的配比称取原料。

[0019] 2）将三种石英砂倒入搅拌机，用合适大小的筛子将钢纤维在搅拌过程分多次筛入，钢纤维分散与石英砂混合均匀。

[0020] 3）将水泥、硅灰倒入搅拌机，干拌4～6分钟，充分混合固体物料。

[0021] 4）加入减水剂和水，搅拌4～6分钟，充分搅拌均匀。

[0022] 5）将搅拌好的级配砂高强活性粉末混凝土浇注在模具中，经过振捣、施加围压、抹平等工序，在室温下静置24小时，成型构件。

[0023] 6）养护方式：

[0024] 方式一：脱除模具，构件移入养护池内，以65℃左右的高温养护3天；取出试件，在试件表面覆盖锯末皮，进行淋水保湿常温养护28天；即得到高温养护活性粉末混凝土制品。

[0025] 方式二：脱除模具，在试件表面覆盖锯末皮，进行淋水保湿常温养护28天；即得到常温养护活性粉末混凝土制品。

[0026] 本发明的机理：本发明对现有规范提出的配合比进行优化，通过优化选择合适的胶凝材料用量，提高活性粉末混凝土的和易性，选择不同粒径的细骨料增大密实度，提出石英砂适宜级配。

[0027] 根据材料强度要求，在不同温度养护条件下，掺入适量钢纤维提高基体抗拉强度。

[0028] 活性粉末混凝土养护时可选择高温养护和常温养护两种方式，常温养护方式适宜施工现场浇筑和养护，方便经济，但材料性能低于高温养护方式。

[0029] 高温养护方式需采用60～90℃高温蒸汽或温水养护激发材料的活性，可以减少化学收缩，促进活性掺合料与细骨料的反应，改善材料的微观结构，增强混凝土的抗压强度和抗折强度等。

[0030] 通过两种不同的养护方式，可以了解本发明的活性粉末混凝土材料相关强度范围。

[0031] 级配砂高强活性粉末混凝土胶凝材料的使用略高于规范，水胶比为0.177，但优化后的配合比具有较好流动性且自密性良好，更适合于现场施工。

[0032] 级配砂高强活性粉末混凝土增加了石英砂的用量，并进一步优化细骨料的级配，采用三种粒径石英砂，提出石英砂的具体级配，级配更为均匀合理，不同材料的颗粒能够更好的相互包裹、嵌实，提高了骨料密实度。

[0033] 采用的钢纤维体积掺量常温为0.75%，高温为0.2%，通过优选钢纤维掺量，级配砂高强活性粉末混凝土的流动性更好，抗压强度基本不变，且具有较好的抗折强度。

[0034] 本发明的有益效果是：

[0035] 1）在常温养护下（施工现场养护条件），钢纤维体积掺量0.75%，级配砂高强活性粉末混凝土立方体抗压强度平均值为118.9MPa，棱柱体抗压强度平均值为105.8MPa，圆柱体抗压强度平均值为94.9MPa，立方体劈裂抗拉强度平均值为5.9MPa，棱柱体抗折强度平均值为18.29Mpa；

[0036] 2）在高温养护下（65℃左右），钢纤维体积掺量2%，级配砂活性粉末混凝土立方体抗压强度平均值为153.0MPa，棱柱体抗压强度平均值为134.4MPa，圆柱体抗压强度平均值为123.6MPa，立方体劈裂抗拉强度平均值为11.16MPa，棱柱体抗折强度平均值为35.84Mpa；

[0037] 3）原材料种类少，取材方便；

[0038] 4）本发明的制备方法按照顺序采用两次干拌、一次湿拌方法，没有发生拌合物离析、钢纤维抱团等现象，使得拌合物均匀和最终的材料性能提高；

[0039] 5）本发明的活性粉末混凝土具有较好流动性且自密性良好。

附图说明

[0040] 图1是本发明实施例1常温养护活性粉末混凝土制备的流程图。

[0041] 图2是本发明实施例2高温养护活性粉末混凝土制备的流程图。

具体实施方式

[0042] 下面结合配制实例及工艺流程附图(图1、图2 )举例对本发明做更详细的描述。

[0043] 下述非限定性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。未详细描述的各种过程和方法是本领域中公知的常规方法。

[0044] 实施例1：

[0045] 一种常温养护级配砂高强活性粉末混凝土, 各组分按下列重量份称重：

[0046] 水泥: 1份；石英砂：粗砂0.2份，中砂0.8份，细砂0.2份；硅灰:0.3份；减水剂:0.02份；水:0.23份；钢纤维体积为上述所有材料体积的0.075%。

[0047] 其中，水泥采用某42.5普通硅酸盐水泥；石英砂采用了三种粒径，粒径范围为0～1 .25mm，其中细砂为0  .16～0.315mm，中砂为0.30～0  .60mm，粗砂为0.60～1  .25mm；硅灰成份为二氧化硅(SiO2)，平均粒径0.31μm；减水剂为白色粉末状高性能聚羧酸减水剂，减水率为30.5%，密度：1.09±0.02g/m；钢纤维采用镀铜光面平直钢纤维，长度约为13mm，直径约为0.15～0.2mm，抗拉强度＞2000MPa。

[0048] 按级配砂高强活性粉末混凝土的配比称取原料，将三种石英砂倒入搅拌机，用合适大小的筛子将钢纤维在搅拌过程分多次筛入，钢纤维分散与石英砂混合均匀，将水泥、硅灰倒入搅拌机，干拌4分钟，充分混合固体物料，再加入减水剂和水，搅拌4分钟，充分搅拌均匀所有材料。将搅拌好的常温养护活性粉末混凝土浇注在模具中，需经过振捣、加压、抹平等工序，在室温下静置24小时，成型构件，脱除模具，在试件表面覆盖锯末皮，进行淋水保湿的常温养护28天；即得到常温养护活性粉末混凝土制品。

[0049] 在常温养护下（施工现场养护条件），级配砂高强活性粉末混凝土立方体抗压强度平均值为118.9MPa，棱柱体抗压强度平均值为105.8MPa，圆柱体抗压强度平均值为94.9MPa，立方体劈裂抗拉强度平均值为5.9MPa，棱柱体抗折强度平均值为18.29MPa。

[0050] 实施例2：

[0051] 一种高温养护级配砂高强活性粉末混凝土, 各组分按下列质量份称重：

[0052] 水泥: 1份；石英砂：粗砂0.2份，中砂0.8份，细砂0.2份；硅灰:0.3份；减水剂:0.02份；水:0.23份；钢纤维体积为上述所有材料体积的0.02%。

[0053] 其中，水泥采用某42.5普通硅酸盐水泥；石英砂采用了三种粒径，粒径范围为0～1.25mm，其中细砂为0.16～0.315mm，中砂为0.30～0.60mm，粗砂为0.60～1.25mm；硅灰成份为二氧化硅(SiO2)，平均粒径0.31μm 左右；减水剂为白色粉末状高性能聚羧酸减水剂，减水率为30.5%，密度：1.09±0.02g/m；钢纤维掺量为体积分数，采用镀铜光面平直钢纤维，长度约为13mm，直径约为0.15～0.2mm，抗拉强度＞2000MPa。

[0054] 按级配砂高强活性粉末混凝土的配比称取原料，将三种石英砂倒入搅拌机，用合适大小的筛子将钢纤维在搅拌过程分多次筛入，钢纤维分散与石英砂混合均匀，将水泥、硅灰倒入搅拌机，干拌4分钟，充分混合固体物料，再加入减水剂和水，搅拌4分钟，充分搅拌均匀所有材料。将搅拌好的常温养护活性粉末混凝土浇注在模具中，需经过振捣、加压、抹平等工序，在室温下静置24小时，成型构件，脱除模具，构件移入养护池内，以65℃左右的高温养护3天；取出试件，在试件表面覆盖锯末皮，进行淋水保湿的常温养护28天；即得到高温养护活性粉末混凝土制品。

[0055] 在高温养护下（65℃左右），级配砂高强活性粉末混凝土立方体抗压强度平均值为153.0MPa，棱柱体抗压强度平均值为134.4MPa，圆柱体抗压强度平均值为123.6MPa，立方体劈裂抗拉强度平均值为11.16MPa，棱柱体抗折强度平均值为35.84MPa。